CN111704426B - 一种纸面石膏板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种纸面石膏板及其制备方法，所述纸面石膏板，包括板芯和护面纸，所述板芯原料按重量份计包括：100份石膏熟料、0.1‑5份石膏晶须和0.1‑5份魔芋粉；可选地，所述板芯原料还有外加剂，在所述板芯制备过程中，先将石膏晶须和魔芋粉与部分石膏熟料混合均匀。在本发明中，通过在板芯的制备过程中添加石膏晶须有助于提高纸面石膏板的力学性能，而且魔芋粉既解决了石膏晶须由于团聚而导致的不利影响又对石膏板有增强作用。

Description

一种纸面石膏板及其制备方法
技术领域
本文涉及建筑材料技术，具体为一种纸面石膏板及其制备方法，尤指一种石膏晶须增强纸面石膏板的新型制备方法。
背景技术
硫酸钙晶须，又名石膏晶须，无毒无害，具有强度高、韧性好、耐高温、抗化学腐蚀、易进行表面处理等优点，因而可用作中等强度的填充剂。
将石膏晶须加入纸面石膏板中，容易发生团聚，不仅影响纸面石膏板生产的连续性、降低生产效率，而且会对石膏晶须增强功能的发挥造成不利影响。
发明内容
本发明提供了一种纸面石膏板及其制备方法，具体为一种石膏晶须增强纸面石膏板及其制备方法，一方面解决了石膏晶须由于团聚而导致的不利影响，另一方面使得石膏板的力学性能获得较大提升。
本发明提供了一种纸面石膏板，包括板芯和护面纸，所述板芯原料按重量份计包括：100份石膏熟料、0.1-5份石膏晶须和0.1-5份魔芋粉；
在所述板芯制备过程中，先将石膏晶须和魔芋粉与第一部分石膏熟料混合均匀；
在本发明提供的纸面石膏板中，所述第一部分石膏熟料与石膏晶须的重量比为(10-100):1。
在本发明提供的纸面石膏板中，所述板芯原料按重量份计包括：100份石膏熟料、0.1-5份石膏晶须、0.1-5份魔芋粉、0.2-2份粘结剂、0.01-0.2份发泡剂和水；
可选地，所述纸面石膏板由石膏熟料、石膏晶须、魔芋粉、粘结剂、发泡剂和水组成。
在本发明提供的纸面石膏板中，石膏熟料可以是脱硫石膏、磷石膏、钛石膏等工业副产石膏的熟料，石膏熟料的煅烧制备有两种方法，一种是快速煅烧，石膏生料经给料机送入快速煅烧炉，同时，由沸腾炉产生的600℃-900℃的热烟气进入快速煅烧炉中，将二水石膏在短时间内干燥脱水转化成半水石膏粉；另一种是慢速煅烧，煅烧温度为140℃-220℃，煅烧时间为1-4小时。
在本发明提供的纸面石膏板中，可选地，所述石膏熟料的结晶水含量小于5wt.％，石膏熟料中无水石膏含量小于5wt.％。
在本发明提供的纸面石膏板中，所述石膏熟料的粒度小于200目，比表面积为3000-4000cm2/g。
在本发明提供的纸面石膏板中，所述石膏晶须的直径为0.1～4μm，长径比为30～150。
在本发明提供的纸面石膏板中，所述魔芋粉的粒度为40-200目；
在本发明提供的纸面石膏板中，可选地，魔芋粉的葡甘聚糖含量不低于70wt.％；可选地，魔芋粉的粘度为13000-28000mPa·s；可选地，魔芋粉的1wt.％的水溶液pH值为5-7。
在本发明提供的纸面石膏板中，所述粘结剂为改性淀粉，可选地，所述改性淀粉选自改性马铃薯淀粉、改性木薯淀粉、改性高粱淀粉和改性玉米淀粉中的一种或多种。
在本发明提供的纸面石膏板中，所述发泡剂由阴离子表面活性剂和稳泡剂组成，所述阴离子表面活性剂和稳泡剂的质量比为1:(0.8-1)；
可选地，所述阴离子表面活性剂选自十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠中的一种或多种；
可选地，所述稳泡剂选自硅树脂聚醚乳液和聚乙烯醇中的一种或两种；
所述稳泡剂可以按稳泡剂溶液的形式添加。
另一方面，本发明提供了上述的纸面石膏板的制备方法，包括如下步骤：
(1)在第一部分石膏熟料中加入石膏晶须及魔芋粉，混合均匀，进行初次混料；
(2)在剩余部分石膏熟料中加入步骤(1)得到的混合物，二次混料后，磨细；
(3)向步骤(2)得到的混合物中加入粘结剂、水和发泡剂，混合均匀制成料浆；
(4)将步骤(3)中制备的料浆与上、下护面纸搭接粘牢成型制得石膏板，并干燥至恒重，即得纸面石膏板；
可选地，所述纸面石膏板的制备方法由以上步骤组成。
在本发明提供的纸面石膏板的制备方法中，步骤(1)中所述石膏熟料与石膏晶须的重量比为(10-100):1。
在本发明提供的纸面石膏板的制备方法中，可选地，步骤(2)中将二次混料后得到的混合物磨细，使得混合物的粒度小于200目。
在本发明提供的纸面石膏板的制备方法中，步骤(4)中所述干燥至恒重具体为，将石膏板经过两个以上干燥温度递减的干燥阶段。
在本发明提供的纸面石膏板的制备方法中，步骤(4)中所述干燥具体为先在210-220℃干燥30min-40min，之后在120℃-130℃干燥至恒重。
另一方面，本发明提供了魔芋粉在含有石膏晶须的纸面石膏板中均匀分散石膏晶须的应用。
本发明的积极效果是：
将石膏晶须、魔芋粉加入纸面石膏板，通过干法二次混料再球磨工艺，制备出一种石膏晶须增强纸面石膏板。本发明中，石膏晶须有助于提高纸面石膏板的力学性能，魔芋粉既解决了石膏晶须由于团聚而导致的不利影响又对石膏板有增强作用。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的其他优点可通过在说明书中所描述的方案来发明实现和获得。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
本发明实施例部分提供了一种纸面石膏板，包括板芯和护面纸，所述板芯原料按重量份计包括：100份石膏熟料、0.1-5份石膏晶须和0.1-5份魔芋粉；
在所述板芯制备过程中，先将石膏晶须和魔芋粉与第一部分石膏熟料混合均匀；
在本发明实施例中，所述第一部分石膏熟料与石膏晶须的重量比为(10-100):1。
在本发明实施例中，所述板芯原料按重量份计包括：100份石膏熟料、0.1-5份石膏晶须、0.1-5份魔芋粉、0.2-2份粘结剂、0.01-0.2份发泡剂和水；
可选地，所述纸面石膏板由石膏熟料、石膏晶须、魔芋粉、粘结剂、发泡剂和水组成。
在本发明实施例中，石膏熟料可以是脱硫石膏、磷石膏、钛石膏等工业副产石膏的熟料，石膏熟料的煅烧制备有两种方法，一种是快速煅烧，石膏生料经给料机送入快速煅烧炉，同时，由沸腾炉产生的600℃-900℃的热烟气进入快速煅烧炉中，将二水石膏在短时间内干燥脱水转化成半水石膏粉；另一种是慢速煅烧，煅烧温度为140℃-220℃，煅烧时间为1-4小时。
在本发明实施例中，可选地，所述石膏熟料的结晶水含量小于5wt.％，石膏熟料中无水石膏含量小于5wt.％。
在本发明实施例中，所述石膏熟料的粒度小于200目，比表面积为3000-4000cm2/g。
在本发明实施例中，所述石膏晶须的直径为0.1～4μm，长径比为30～150。
在本发明实施例中，所述魔芋粉的粒度为40-200目；
在本发明实施例中，可选地，魔芋粉的葡甘聚糖含量不低于70wt.％；可选地，魔芋粉的粘度为13000-28000mPa·s；可选地，魔芋粉的1wt.％的水溶液pH值为5-7。
在本发明实施例中，所述粘结剂为改性淀粉，可选地，所述改性淀粉选自改性马铃薯淀粉、改性木薯淀粉、改性高粱淀粉和改性玉米淀粉中的一种或多种。
在本发明实施例中，所述发泡剂由阴离子表面活性剂和稳泡剂组成，所述阴离子表面活性剂和稳泡剂的质量比为1:(0.8-1)；
可选地，所述阴离子表面活性剂选自十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠中的一种或多种；
可选地，所述稳泡剂选自硅树脂聚醚乳液和聚乙烯醇中的一种或两种。
下面结合实施例对本发明做进一步说明。以下实施例中所使用的原料和试剂，如无特别说明，均为普通市售产品。
实施例1
本实施例制备纸面石膏板所需各原料包括，石膏生料、魔芋粉、石膏晶须、粘结剂、发泡剂和水。
原料石膏晶须的直径为0.1～4μm，长径比为30～150；
原料魔芋粉的粒度为40目，葡甘聚糖含量为70wt.％，粘度为13000mPa·s，魔芋粉的1wt.％的水溶液pH值为7。
原料发泡剂由阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠和稳泡剂聚乙烯醇组成，阴离子表面活性剂与稳泡剂的质量比为1:0.8；所述阴离子表面活性剂购自济南环正化工有限公司，稳泡剂购自安丘市海胜化工有限公司，1788型；
本实施例纸面石膏板制备过程如下：
(1)煅烧处理
脱硫石膏放入锤式打散机内，设置温度为900℃进行快速煅烧，当石膏结晶水含量在5wt.％以内，石膏熟料中无水石膏含量在5wt.％以内时，完成快速煅烧制得脱硫石膏熟料。
(2)初次混料处理
称取1吨上述步骤(1)处理得到的脱硫石膏熟料和0.01吨石膏晶须、0.01吨魔芋粉，三者混合均匀。
(3)球磨处理
称取9吨步骤(1)处理得到的石膏熟料和1吨步骤(2)初次混料得到的混合物，混合均匀后，送入球磨机进行球磨，使得混合物料的粒度小于200目，比表面积为4000cm2/g；
(4)混料、发泡
使用电子皮带秤精准称取10吨由上述步骤(3)制得的混合熟石膏粉，使用流量计称取0.02吨改性马铃薯淀粉、0.001吨发泡剂和5吨水，分别输送至混合机，搅拌混合均匀制成料浆。
(5)成型干燥
将步骤(4)中的料浆输送至下护面纸上，经过板式成型机与上护面纸粘接得到纸面石膏板的初型，然后在皮带机的输送过程中完成终凝，经过切割机将凝固成型的纸面石膏板切成相应的规格尺寸，经过检查、翻板后由皮带辊轮输送至干燥机，使用两步干燥法完成干燥(石膏板首先进入一区，一区进口温度为210℃左右干燥40min，之后进入二区，二区进口温度为130℃左右将石膏板干燥至恒重)，由干燥机出来的纸面石膏板经过分检、自动封边、堆垛、包装等工序，检验合格后送至仓库。
得到的纸面石膏板纵向断裂荷载436N，横向断裂荷载198N，护面纸与芯材不剥离，粘结性能达到Ⅰ级，产品质量符合国标GB/T 9775-2008《纸面石膏板》的性能要求。
实施例2
本实施例制备纸面石膏板所需各原料包括，石膏生料、魔芋粉、石膏晶须、粘结剂、发泡剂和水。
原料石膏晶须的直径为0.1～4μm，长径比为30～150；
原料魔芋粉粒度为200目，葡甘聚糖含量为85wt.％，粘度为28000mPa·s，魔芋粉的1wt.％的水溶液pH值为5。
原料发泡剂由阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠和稳泡剂聚乙烯醇组成，阴离子表面活性剂与稳泡剂的质量比为1:1；所述阴离子表面活性剂购自济南环正化工有限公司，稳泡剂购自安丘市海胜化工有限公司，1788型；
本实施例纸面石膏板制备过程如下：
(1)煅烧处理
钛石膏放入锤式打散机内，设置温度为600℃进行快速煅烧，当石膏结晶水含量在5wt.％以内，石膏熟料中无水石膏含量在5wt.％以内时，完成快速煅烧；
(2)初次混料处理
称取5吨上述步骤(1)处理得到的钛石膏熟料和0.5吨石膏晶须、0.5吨魔芋粉，三者混合均匀。
(3)球磨处理
称取5吨步骤(1)处理得到的石膏熟料和6吨步骤(2)初次混料得到的混合物，混合均匀后，送入球磨机进行球磨，使得混合物料的粒度小于200目，比表面积为3000cm2/g；
(4)混料、发泡
使用电子皮带秤精准称取11吨由上述步骤(3)制得的混合熟石膏粉，使用流量计称取0.2吨改性木薯淀粉、0.02吨发泡剂和9吨水，分别输送至混合机，搅拌混合均匀制成料浆。
(5)成型干燥
将步骤(4)中的料浆输送至下护面纸上，经过板式成型机与上护面纸粘接得到纸面石膏板的初型，然后在皮带机的输送过程中完成终凝，经过切割机将凝固成型的纸面石膏板切成相应的规格尺寸，经过检查、翻板后由皮带辊轮输送至干燥机，使用两步干燥法完成干燥(石膏板首先进入一区，一区进口温度为220℃左右干燥30min，之后进入二区，二区进口温度为120℃左右将石膏板干燥至恒重)，由干燥机出来的纸面石膏板经过分检、自动封边、堆垛、包装等工序，检验合格后送至仓库。
得到的纸面石膏板纵向断裂荷载425N，横向断裂荷载187N，护面纸与芯材不剥离，粘结性能达到Ⅰ级，产品质量符合国标GB/T 9775-2008《纸面石膏板》的性能要求。
实施例3
本实施例制备纸面石膏板所需各原料包括，石膏生料、魔芋粉、石膏晶须、粘结剂、发泡剂和水。
原料石膏晶须的直径为0.1～4μm，长径比为30～150；
原料魔芋粉粒度为120目，葡甘聚糖含量为80wt.％，粘度为23000mPa·s，魔芋粉的1wt.％的水溶液pH值为6。
原料发泡剂由阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠和稳泡剂聚乙烯醇组成，阴离子表面活性剂与稳泡剂的质量比为1:0.9；所述阴离子表面活性剂购自济南环正化工有限公司，稳泡剂购自安丘市海胜化工有限公司，1788型；
本实施例纸面石膏板制备过程如下：
(1)煅烧处理
脱硫石膏经过破碎机破碎，220℃慢速煅烧1小时，当石膏结晶水含量在5wt.％以内，石膏熟料中无水石膏含量在5wt.％以内时，完成慢速煅烧。
(2)初次混料处理
称取3吨上述步骤(1)处理得到的脱硫石膏熟料和0.2吨石膏晶须、0.1吨魔芋粉，三者混合均匀。
(3)球磨处理
称取7吨步骤(1)处理得到的石膏熟料和3吨步骤(2)初次混料得到的混合物，混合均匀后，送入球磨机进行球磨，使得混合物料的粒度小于200目，比表面积为3600cm2/g；
(4)混料、发泡
使用电子皮带秤精准称取10吨由上述步骤(3)制得的混合熟石膏粉，使用流量计称取0.08吨改性高粱淀粉、0.01吨发泡剂和7吨水，分别输送至混合机，搅拌混合均匀制成料浆。
(5)成型干燥
将料浆输送至下护面纸上，经过板式成型机与上护面纸粘接得到纸面石膏板的初型，然后在皮带机的输送过程中完成终凝，经过切割机将凝固成型的纸面石膏板切成相应的规格尺寸，经过检查、翻板后由皮带辊轮输送至干燥机，使用两步干燥法完成干燥(石膏板首先进入一区，一区进口温度为210℃左右干燥40min，之后进入二区，二区进口温度为130℃左右将石膏板干燥至恒重)，由干燥机出来的纸面石膏板经过分检、自动封边、堆垛、包装等工序，检验合格后送至仓库。
得到的纸面石膏板纵向断裂荷载461N，横向断裂荷载219N，护面纸与芯材不剥离，粘结性能达到Ⅰ级，产品质量符合国标GB/T 9775-2008《纸面石膏板》的性能要求。
对比例1
对比例1与实施例1的区别在于，对比例1中的石膏晶须和魔芋粉添加量为0，其余原料及制备方法与实施例1相同。
得到的纸面石膏板纵向断裂荷载414N，横向断裂荷载168N，护面纸与芯材不剥离，粘结性能达到Ⅰ级，产品质量符合国标GB/T 9775-2008《纸面石膏板》的性能要求。
与实施例1、实施例2、实施例3对比，对比例1没有添加石膏晶须和魔芋粉，制备得到的纸面石膏板力学性能虽然达到国标GB/T 9775-2008《纸面石膏板》的性能要求，但其力学性能远低于实施例1、实施例2、实施例3得到的纸面石膏板，这说明石膏晶须和魔芋粉确实对石膏板有增强增韧的作用。
对比例2
对比例2与实施例1的区别在于，对比例2中的魔芋粉添加量为0，其余原料及制备方法与实施例1相同。
得到的纸面石膏板纵向断裂荷载395N，横向断裂荷载158N，护面纸与芯材不剥离，粘结性能达到Ⅰ级，产品质量不符合国标GB/T 9775-2008《纸面石膏板》的性能要求。
与实施例1对比，对比例2虽然添加了相同比例的石膏晶须，但是没有添加魔芋粉，制备得到的纸面石膏板力学性能没有达到国标GB/T 9775-2008《纸面石膏板》的性能要求；与对比例1对比，对比例2仅仅添加了少量的石膏晶须，就造成了石膏板力学性能的下降。这说明单独添加石膏晶须，容易发生团聚，会对石膏板的力学性能造成不利影响。魔芋粉的添加，既解决了石膏晶须由于团聚而导致的不利影响又对石膏板有增强作用。
对比例3
对比例3与实施例1的区别在于，对比例3中的石膏晶须添加量为0，其余原料及制备方法与实施例1相同。
得到的纸面石膏板纵向断裂荷载419N，横向断裂荷载175N，护面纸与芯材不剥离，粘结性能达到Ⅰ级，产品质量符合国标GB/T 9775-2008《纸面石膏板》的性能要求。
与实施例1、对比例1对比，对比例3添加了魔芋粉，没有添加石膏晶须，制备得到的纸面石膏板力学性能远低于实施例1，但是与对比例1相比稍有提高，这说明魔芋粉对石膏板有一定的增强增韧的作用，但是效果不如石膏晶须与魔芋粉二者协同作用产生的效果好。
对比例4
对比例4与实施例1的区别在于，对比例4没有经过初次混料处理，而是直接将石膏熟料和石膏晶须、魔芋粉直接送入球磨机进行混料、球磨，其余原料及制备方法与实施例1相同。
得到的纸面石膏板纵向断裂荷载409N，横向断裂荷载164N，护面纸与芯材不剥离，粘结性能达到Ⅰ级，产品质量符合国标GB/T 9775-2008《纸面石膏板》的性能要求。
与实施例1对比，对比例4没有采用本发明的干法二次混料工艺，而是简单的将石膏晶须、魔芋粉直接加入石膏板，导致石膏晶须在纸面石膏板中分散性不佳，引起纸面石膏板力学性能下降。三个实施例均采用了本发明的干法二次混料工艺，解决了石膏晶须由于团聚而导致的不利影响。
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (13)

1.一种纸面石膏板，包括板芯和护面纸，所述板芯原料按重量份计包括：100份石膏熟料、0.1-5份石膏晶须和0.1-5份魔芋粉；
在所述板芯制备过程中，先将石膏晶须和魔芋粉与第一部分石膏熟料混合均匀，进行初次混料；在剩余部分的石膏熟料中加入初次混料得到的混合物，二次混料后，磨细；
所述第一部分石膏熟料与石膏晶须的重量比为(10-100):1；
所述第一部分石膏熟料占整体所述石膏熟料的质量比为1/10、3/10、5/10。
2.根据权利要求1所述的纸面石膏板，其中，所述板芯原料按重量份计包括：100份石膏熟料、0.1-5份石膏晶须、0.1-5份魔芋粉、0.2-2份粘结剂、0.01-0.2份发泡剂和水。
3.根据权利要求2所述的纸面石膏板，其中，所述石膏熟料的粒度小于200目，比表面积为3000-4000cm2/g。
4. 根据权利要求1至3中任一项所述的纸面石膏板，其中，所述石膏晶须的直径为0.1~4 μm，长径比为30~150。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的纸面石膏板，其中，所述魔芋粉的粒度为40-200目。
6. 根据权利要求5所述的纸面石膏板，其中，魔芋粉的葡甘聚糖含量不低于70 wt.%。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的纸面石膏板，其中，魔芋粉的1wt.%的水溶液pH值为5-7。
8.根据权利要求2或3所述的纸面石膏板，其中，所述粘结剂为改性淀粉。
9.根据权利要求8所述的纸面石膏板，其中，所述改性淀粉选自改性马铃薯淀粉、改性木薯淀粉、改性高粱淀粉和改性玉米淀粉中的一种或多种。
10.根据权利要求2或3所述的纸面石膏板，其中，所述发泡剂由阴离子表面活性剂和稳泡剂组成，所述阴离子表面活性剂和稳泡剂的质量比为1:(0.8-1)。
11.根据权利要求10所述的纸面石膏板，其中，所述阴离子表面活性剂选自十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠中的一种或多种。
12.根据权利要求10所述的纸面石膏板，其中，所述稳泡剂选自硅树脂聚醚乳液和聚乙烯醇中的一种或两种。
13.一种权利要求2至12中任一项所述的纸面石膏板的制备方法，包括如下步骤：
（1）在第一部分石膏熟料中加入石膏晶须及魔芋粉，混合均匀，进行初次混料；
（2）在剩余部分的石膏熟料中加入步骤（1）得到的混合物，二次混料后，磨细；
（3）向步骤（2）得到的混合物中加入粘结剂、水和发泡剂，混合均匀制成料浆；
（4）将步骤（3）中制备的料浆与上、下护面纸搭接粘牢成型制得石膏板，并干燥至恒重，即得纸面石膏板。
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